基于北斗短报文通信技术的林业有害生物监测数据传输研究

张维军; 饶宁; 唐兰英; 李祥胜

doi:10.12335/2096-8981.2022092101

基于北斗短报文通信技术的林业有害生物监测数据传输研究

doi: 10.12335/2096-8981.2022092101

1.
宁夏哈巴湖国家级自然保护区管理局，宁夏盐池 751500
2.
北京丽坤泰科技有限责任公司，北京 100000
3.
图锐(北京)信息技术有限公司，北京 100000

基金项目: 林业生态建设与保护北斗示范应用系统工程项目（GFZX0303030200113）

详细信息

通讯作者:
E-mail：1632205988@qq.com

中图分类号: S763.305
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出版历程
- 收稿日期: 2022-09-21
- 修回日期: 2022-11-17
- 录用日期: 2022-12-05

Research on Data Transmission of Forestry Pest Monitoring Based on Beidou Short Message Communication Technology

1.
Ningxia Habahu National Nature Reserve Administration, Yanchi, Ningxia 751500, China
2.
Beijing Likuntai Technology Co., LTD, Beijing 100000, China
3.
Turui (Beijing) Information Technology Co., Ltd, Beijing 100000, China

摘要

摘要: 为了解决偏远林区数据传输问题，以基层林业有害生物监测防控实际需求为切入点，开展基于北斗短报文通信技术的林业有害生物监测数据传输研究。本文系统采用“终端+平台”方式，进行相关硬件和软件的设计，并针对北斗短报文通信容量有限和丢包问题，进行数据压缩、数据分包和数据丢包重传机制设计。经过在保护区测试，研究结果表明，本文系统数据传输成功率能超过99%，验证了该系统可作为通信盲区的林区虫情监测预警的一种可靠手段。本文系统能够有效地实现林业有害生物监测数据的远程传输，保障了数据的时效性。这对改善森林害虫防治、林木资源保护和生态环境具有重要的意义和价值。
- 北斗短报文 /
- 林业有害生物 /
- 监测 /
- 数据传输
Abstract: In remote forest areas without network signal coverage, it is a technical problem to realize automatic collection of forest pest monitoring data. In order to solve the problem of data transmission in remote forest areas, the research on data transmission of forest pest monitoring based on Beidou short message communication technology was carried out in terms of the actual demand of forest pest monitoring and control at the grassroots level. The system adopts the "terminal + platform" method to design relevant hardware and software. In view of the limited communication capacity of Beidou short message and packet loss problems, the system designs data compression, data subcontracting and data packet loss retransmission mechanisms. After the test in the protected area, the results show that the data transmission success rate of the system developed in this paper can reach more than 99%. It was verified that the system could be used as a reliable method for forest pest monitoring and early warning in communication blind area. The system developed in this paper realizes the remote transmission of forest pest monitoring data, and ensures the timeliness of data. It is of great significance and value for forest pest control, forest resource protection and ecological environment improvement.
- Beidou short message /
- forestry pests /
- monitoring /
- data transmissiont

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图 1 基于北斗短报文通信技术的林业有害生物监测数据传输系统结构

Figure 1. Structure diagram of forestry pest monitoring data transmission system based on Beidou short message communication technology

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图 2 系统硬件结构

Figure 2. System hardware structure

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图 3 系统软件功能设计流程

Figure 3. System software function design diagram

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图 4 数据丢包重传流程

Figure 4. Data packet loss retransmission chart

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图 5 发送端发起查询的数据发送处理流程

Figure 5. Process flow chart of data sending initiated by the sender

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图 6 手机端显示接收的图像

Figure 6. Received image displayed by the mobile phone

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表 1 发送端数据包协议

Table 1. The sender data packet definition

数据名称	数据长度（B）	备注
北斗数据包头	3
北斗卡号	16
数据类型	1	图像、温湿度
时间日期	5
数据方向	1	上行、下行
设备编号	16
数据长度	2
总包数	2
数据类型序号	1	图像/温湿度数据序号
数据内容	1 700	图像/温湿度数据内容
分包序列号	2
校验位	1

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表 2 接收端协议

Table 2. The receiver protocol

数据名称	数据长度（B）
时间戳	5
丢失序列号	若干
重发计数	1
请求确认	1
等待时间	1
校验位	1

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表 3 北斗短报文收包成功率

Table 3. Success rate of Beidou short message packet receiving

序号	点位	发送数量（个）	接收数量（个）	成功率（%）
1	二道湖	4 024	4 024	100
2	高沙湖	4 240	4 238	99.95
3	花马寺	4 819	4 811	99.83

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参考文献(36)

[1]	王蓬. 森林病虫害发生特点及可持续控制对策的探讨[J]. 河南农业科学, 2011, 40(1): 103−106. doi: 10.3969/j.issn.1004-3268.2011.01.025
[2]	顾晓丽, 潘洁, 张衡, 等. 基于物联网架构的我国森林病虫害监测研究进展[J]. 世界林业研究, 2015, 28(2): 48−53.
[3]	才琪, 才玉石, 李岩, 等. 林业有害生物防治压力区域差异及影响因素分析[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2020, 44(1): 111−118.
[4]	宋玉双. 论现代林业有害生物防治[J]. 中国森林病虫, 2010, 29(4): 40−44. doi: 10.3969/j.issn.1671-0886.2010.04.012
[5]	封传红, 王胜, 马利, 等. 构建四川“智慧测报”体系的探索与实践[J]. 中国植保导刊, 2016, 36(8): 74−78. doi: 10.3969/j.issn.1672-6820.2016.08.017
[6]	周运鸿, 唐健民, 范进顺, 等. 广西灵川县林业有害生物调查及防治[J]. 中南林业调查规划, 2018, 37(2): 47−51. doi: 10.16166/j.cnki.cn43-1095.2018.02.012
[7]	郭诗华, 黄梦琦, 李卓群, 等. 林业病虫害监测预警方面的研究进展[J]. 民营科技, 2018(9): 95−97.
[8]	陈令芳, 张姗姗, 张凯, 等. 物联网技术在蓝莓病虫害监测预警中的应用初探[J]. 物联网技术, 2016, 6(7): 95−96.
[9]	闫瑞华. 林草信息化改革的现实经验、逻辑动因及发展路径[J]. 自然保护地, 2022, 2(1): 102−109. doi: 10.12335/2096-8981.2021092701
[10]	张小鹏, 肖义发, 李帅, 等. 大熊猫国家公园灾害防控体系建设: 现状、困境及对策[J]. 自然保护地, 2022, 2(1): 23−30. doi: 10.12335/2096-8981.2021112902
[11]	Dai C W, Yang S H, Knott R. Data Transfer over the Internet for Real Time Applications[J]. International Journal of Automation and Computing, 2006, 3(4): 414−424. doi: 10.1007/s11633-006-0414-0
[12]	徐伟恒, 苏志芳, 张晴晖, 等. 基于物联网架构和WebGIS的森林火灾监测系统研究[J]. 安徽农业科学, 2012, 40(1): 589−593. doi: 10.3969/j.issn.0517-6611.2012.01.218
[13]	赵继春, 孙素芬, 郭建鑫, 等. 基于无线传感器网络的设施农业环境智能监测系统设计[J]. 中国农机化学报, 2020, 41(4): 146−151. doi: 10.13733/j.jcam.issn.2095-5553.2020.04.023
[14]	张军国, 李文彬, 韩宁, 等. 基于ZigBee无线传感器网络的森林火灾监测系统的研究[J]. 北京林业大学学报, 2007, 29(4): 41−45. doi: 10.3321/j.issn:1000-1522.2007.04.010
[15]	谭星, 于新文, 张旭, 等. 桉树人工林中433 MHz信道LoRa信号的传播特性[J]. 林业工程学报, 2020, 5(2): 137−143.
[16]	侯瑞霞, 张乃静, 肖云丹, 等. 多源森林资源空间数据集成技术与应用研究[J]. 自然保护地, 2021, 1(2): 75−81. doi: 10.12335/2096-8981.2020120112
[17]	杨元喜. 北斗卫星导航系统的进展、贡献与挑战[J]. 测绘学报, 2010, 39(1): 1−6.
[18]	刘健, 曹冲. 全球卫星导航系统发展现状与趋势[J]. 导航定位学报, 2020, 8(1): 1−8. doi: 10.3969/j.issn.2095-4999.2020.01.001
[19]	谢军, 康成斌. 北斗三号导航星座的工程创新与发展[J]. Engineering, 2021, 7(5): 37−49.
[20]	蔡洪亮, 孟轶男, 耿长江, 等. 北斗三号全球导航卫星系统服务性能评估: 定位导航授时、星基增强、精密单点定位、短报文通信与国际搜救[J]. 测绘学报, 2021, 50(4): 427−435.
[21]	杨双. 一种用于北斗大容量通信的丢包重传机制的实现[J]. 无线电通信技术, 2022, 48(1): 196−202. doi: 10.3969/j.issn.1003-3114.2022.01.025
[22]	孙源, 荆文明, 倪朋勃, 等. 基于北斗卫星定位及通信的录井设备定位跟踪系统[J]. 录井工程, 2022, 33(2): 68−72. doi: 10.3969/j.issn.1672-9803.2022.02.012
[23]	张利云, 黄文德, 张晓飞, 等. 基于北斗的天空地一体化环境监测平台研究[J]. 电子测量技术, 2021, 44(20): 60−64. doi: 10.19651/j.cnki.emt.2107044
[24]	杨欣, 郑禄, 帖军, 等. 基于北斗短报文的农业环境数据采集通信机制研究[J]. 电子技术应用, 2021, 47(11): 47−52. doi: 10.16157/j.issn.0258-7998.201265
[25]	陈慧, 谭志强, 鲍捷. 基于北斗短报文通信的新能源监测系统设计[J]. 电测与仪表, 2020, 57(19): 78−85. doi: 10.19753/j.issn1001-1390.2020.19.013
[26]	李姿佳, 李伟, 邓鹏. 基于北斗短报文的水下试验数据海上快速回传技术应用[J]. 数字技术与应用, 2022, 40(6): 62−65.
[27]	刘阳学, 段卿培, 蒋丽丽, 等. 铁路时空大数据应急辅助决策系统及关键技术[J]. 铁路计算机应用, 2021, 30(10): 19−23. doi: 10.3969/j.issn.1005-8451.2021.10.05
[28]	顾杨义, 陈亮, 梁坤, 等. 基于北斗短报文通信的NIMDO方案设计与实现[J]. 计量学报, 2022, 43(5): 662−666. doi: 10.3969/j.issn.1000-1158.2022.05.16
[29]	陈晓琳, 李盛乐, 刘坚, 等. 基于北斗卫星通信的地震应急指挥系统研究[J]. 地震工程学报, 2020, 42(6): 1465−1472. doi: 10.3969/j.issn.1000-0844.2020.06.1465
[30]	许志强. 海洋应急指挥机动通信组网系统中多模融合无线通信技术研究[J]. 全球定位系统, 2020, 45(4): 76−82. doi: 10.13442/j.gnss.1008-9268.2020.04.000
[31]	周静, 司莉青, 王成虎, 等. 交界域森林火灾预防与人群疏散措施[J]. 自然保护地, 2022, 2(4): 109−115. doi: 10.12335/2096-8981.2022010401
[32]	石慧书, 刘惠芬, 何兴东. 宁夏哈巴湖国家级自然保护区社区共管模式探索与实践[J]. 天津农学院学报, 2021, 28(1): 78−82. doi: 10.19640/j.cnki.jtau.2021.01.015
[33]	杜庆. 湿地生态补偿理论与实践研究[D]. 北京: 北京林业大学, 2016.
[34]	严力, 李卓睿, 韩国志. 昆虫信息素缓释技术的研究进展[J]. 应用化学, 2019, 36(10): 1099−1108. doi: 10.11944/j.issn.1000-0518.2019.10.190057
[35]	郑丽霞, 吴兰花, 余玲, 等. 昆虫类信息素研究进展及应用前景[J]. 植物保护学报, 2018, 45(6): 1185−1193. doi: 10.13802/j.cnki.zwbhxb.2018.2017109
[36]	邱磊. JPEG算法研究及实现[J]. 计算机时代, 2009(9): 52−53,56. doi: 10.3969/j.issn.1006-8228.2009.09.020